[发明专利]一种用于离子电池的正极极片及离子电池

说明书

本申请涉及电池技术领域，特别涉及一种用于离子电池的正极极片及离子电池。正极极片包括导电剂，导电剂包括一维导电材料和二维导电材料，导电剂在正极极片中的重量占比、一维导电材料和二维导电材料间的重量比、一维导电材料的比表面积、以及二维导电材料的二次粒径分布参数满足下述关系式：1.6≤(A*BET/D)+C≤6.0；其中，A表征重量占比，BET表征比表面积，D表征二次粒径分布参数，C表征重量比。本申请能够协同改善离子电池的低温直流内阻、低温充电和低温倍率放电性能，显著提升离子电池的低温电池性能，且适用于各种材料体系，制备工艺简单。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别涉及一种用于离子电池的正极极片及离子电池。

背景技术

随科技发展和环保需求，离子电池成为最重要的绿色能源之一，被广泛应用于电子设备、新能源汽车和航空航天等领域，然而现有离子电池的低温性能普遍较差，低温性能提升成为当前的研究重点之一。

在充放电过程中，离子电池的正负极间会发生以下两个可逆过程：1.功能离子的脱嵌、传输和嵌入；2.电子的收集与传输。在低温下，功能离子的液相传输速度大大降低，导致充电时负极易出现离子析出，放电时离子嵌入速度过慢，无法放电，因此，限制离子电池低温充放电性能主要取决于过程1中的功能离子脱嵌、传输和嵌入。现有技术中通常通过金属元素对正极极片中的活性材料本体进行体相掺杂，增加材料的层间距以提高离子扩散速率，降低扩散阻抗。然而该方式需针对不同的材料体系选择不同的掺杂元素和掺杂剂量，制备工艺复杂且成本较高，且低温性能提升较小。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本申请提供一种用于离子电池的正极极片及离子电池，通过设计正极体系导电剂的材料多元化配比，提高低温倍率放电和低温倍率充电性能，有效提升离子电池的低温充电量和放电量，适用于各种材料体系，制备工艺简单。具体技术方案如下：

一方面，本申请提供一种用于离子电池的正极极片，包括导电剂，所述导电剂包括一维导电材料和二维导电材料，所述导电剂在所述正极极片中的重量占比、所述一维导电材料和所述二维导电材料间的重量比、所述一维导电材料的比表面积、以及所述二维导电材料的二次粒径分布参数满足下述关系式：1.6≤(A*BET/D)+C≤6.0；

其中，A表征所述重量占比，BET表征所述比表面积，D表征所述二次粒径分布参数，C表征所述重量比。

具体的，所述一维导电材料包括碳纳米管和碳纳米纤维中的至少一种，所述二维导电材料包括石墨烯、还原氧化石墨烯、氧化石墨烯和类石墨烯中的至少一种。

具体的，所述二次粒径分布参数采用下述公式获取，D＝[(D1-D3)/D2]；

其中，D1表征所述二维导电材料在溶剂中累计体积占比达到第一预设占比时所对应的片径，D2表征所述二维导电材料在溶剂中累计体积占比达到第二预设占比时所对应的片径，D3表征所述二维导电材料在溶剂中累计体积占比达到第三预设占比时所对应的片径，所述第一预设占比、所述第二预设占比和所述第三预设占比依次递减。

具体的，所述第一预设占比为90％，所述第二预设占比为50％，所述第三预设占比为10％。

具体的，导电剂在所述正极极片中的重量占比为0.5％≤A≤2.0％。

具体的，所述一维导电材料的比表面积为150≤BET≤250m²/g。

具体的，所述一维导电材料和所述二维导电材料间的重量比为1.5≤C≤4。

具体的，所述二次粒径分布参数为2.5≤D≤6.5。

优选的，所述二维导电材料的片径D1满足2≤D1≤10μm；

优选的，所述正极极片所用石墨烯片径D2满足0.8≤D2≤3μm；